UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRASDEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

PÓS-GRADUAÇÃO ADMINISTRAÇÃO EM REDES LINUX

ALEXANDRE ROSSI PASCHOAL

PROPOSTA DE UM MODELO DE SISTEMA TUTORINTELIGENTE, BASEADO EM SOFTWARE LIVRE, PARA

EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA

Monografia apresentada ao Departamentode Ciência da Computação da UniversidadeFederal de Lavras, como parte dasexigências do Curso de Pós-Graduação LatoSensu “Administração de Redes Linux”,para a obtenção do título de especialista.

Orientador:

Prof. Joaquim Quinteiro Uchôa

LAVRAS/MG - BRASIL2005

UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRASDEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

PÓS-GRADUAÇÃO ADMINISTRAÇÃO EM REDES LINUX

ALEXANDRE ROSSI PASCHOAL

PROPOSTA DE UM MODELO DE SISTEMA TUTORINTELIGENTE, BASEADO EM SOFTWARE LIVRE, PARA

EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA

Monografia apresentada ao Departamentode Ciência da Computação da UniversidadeFederal de Lavras, como parte dasexigências do Curso de Pós-Graduação LatoSensu “Administração de Redes Linux”,para a obtenção do título de especialista.

Aprovado em 16 de abril de 2005

_________________________________Prof. Kátia Cilene Amaral Uchôa

_________________________________Prof. Heitor Augustus Xavier Costa

_________________________________Prof. Joaquim Quinteiro Uchôa (Orientador)

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AGRADECIMENTOS

Agradeço a toda a minha família, que apoiaram-menos momentos em que mais precisei. Agradeçotambém aos meus amigos, em especial Magna DeCarvalho Fonseca, a minha cunhada Nádia ReisÂngelo Paschoal, e minha amada Mãe Mary RossiPaschoal pela ajuda na revisão e opinião desta obra.Agradeço ao meu professor, orientador e amigoProf. Joaquim Uchôa, pela experiência, ajuda econtribuição dada.

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DEDICATÓRIA

Dedico essa obra a minha família: meu pai AntonioPaschoal Peligrineli, minha mãe Mary RossiPaschoal, meus irmãos João Paulo Rossi Paschoal,Vinicius Rossi Paschoal, meu irmãos gêmeo FelipeRossi Paschoal, minha avó Odila e meu avôAchiles. Também dedico ao meu adorável cachorroMeio Quilo. Por fim, dedico a eu mesmo, pois euacreditei que era possível realizar essa obra.

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RESUMO

A intenção desta obra é criar uma proposta de um modelo de umsistema tutor inteligente, baseado na filosofia do software livre, para Educação aDistância.

Para que isso seja possível, são analisadas diversas áreas deconhecimento e idéias que permitirão entender como o sistema funcionará, suacomposição, ações e seu comportamento.

Existem diversas áreas de conhecimento existentes, porém paraesta proposta foram escolhidos três - Teorias da Aprendizagem, Educação aDistância e Inteligência Artificial – que, a posteriori, irá ratificar a escolha decada uma delas.

Outro fator importante é a escolha de um sistema baseado nafilosofia do software livre, visto que interfere na forma como o sistema serádesenvolvido e mantido depois de finalizado.

Após um estudo do que é um sistema tutor inteligente e conhecercaracterísticas de alguns, busca-se definir as premissas e qualidades paraformalização do modelo. No último capítulo, formaliza-se a estruturação dasdiretrizes de implementação da proposta do modelo.

É importante ressaltar que esta proposta contempla até diretrizesda implementação do sistema, contudo sem chegar a implementá-la.

Palavras-chaves: Sistemas tutores inteligentes, inteligência artificial, educaçãoa distância, software livre e Linux.

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Sumário1. INTRODUÇÃO......................................................................................12.CONCEITOS EDUCACIONAIS............................................................5

2.1 Teorias de Aprendizagem................................................................52.1.1. Definição.................................................................................52.1.2. Visão do construtivismo..........................................................6

2.3 Conceitos de Educação a Distância..................................................92.3.1. Comentários Iniciais................................................................92.3.2. Definição...............................................................................112.3.3. Recursos................................................................................13

3.SISTEMAS BASEADOS EM CONHECIMENTOS............................173.1 Comentários Iniciais.......................................................................173.2 Definição........................................................................................173.3 Sistema Baseado em Conhecimento e Sistema Inteligente............193.4 Representando o Conhecimento.....................................................203.5 O uso do erro para gerar conhecimento.........................................223.6 Sistema Tutor Inteligente...............................................................23

4.A FORMALIZAÇÃO DO MODELO...................................................254.1 Comentários Inicias........................................................................254.2 Formalização das características e funcionamento........................254.3 Detalhamento dos principais módulos...........................................294.4 A inteligência do sistema...............................................................314.5 Metodologia para Implementação..................................................34

5. CONCLUSÃO......................................................................................37REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA..........................................................39

Lista de Figuras

Figura 2.1: Exemplo da estrutura de um LMS....................................................12Figura 2.2: Ilustração de um Ambiente Virtual de Aprendizado........................13Figura 2.3: Ramificações da Educação a Distância............................................16

Figura 3.1: Arquitetura básica de um SBC.........................................................19Figura 3.2: Processamento, manipulação do conhecimento fornecida...............21Figura 3.3: Arquitetura clássica de um STI........................................................24

Figura 4.1: Módulos do sistema..........................................................................27

Lista de Tabelas

Tabela 2.1: Características do sistema .................................................................8Tabela 2.2: Recursos da Educação a Distância...................................................14

1. INTRODUÇÃO

“Não há nada mais difícil de controlar, mais perigoso de conduzir ou mais incertoem seu sucesso do que liderar a introdução de uma nova ordem das coisas”

- Nicolau MaquiavelO Príncipe, Cap. 6 - 31a Edição, 2003

Esta monografia tem como finalidade apresentar proposta de ummodelo, a ser implementado, de um sistema tutor inteligente (STI) para uso emcursos na metodologia de Educação a Distância. Estão contemplados, nestaproposta, desde conceitos básicos, que irão formatar a estruturação do modelo,até diretrizes de como se deve implementá-lo.

Como será demonstrado, cada vez mais tem-se a demanda porsistemas que auxiliam no processo de ensino/aprendizagem, com capacidade dedecidir o caminho que melhor se adequa ao perfil de cada aprendiz. Essaquestão muda a visão de sistemas tutores inteligentes, que na década de 60 à 80eram apenas sistemas retransmissores de conteúdo e não agregavam algum valorno processo de ensino/aprendizado. Baseado nessa premissa, e com o auxílio daEducação a Distância, que surge como ferramenta de auxílio na possibilidade depropagação do ensino em massa a quem não teria essa possibilidade, busca-se aelaboração de uma proposta de um modelo que enfoque essas demandas.Contudo, conforme bem explanado na frase de Nicolau Maquiavel, a introduçãode uma nova ordem de idéia não é tão simples quanto aparenta ser. Contudo,elaborar uma proposta de um modelo, é da mesma forma complexa e deve-se tera devida atenção em como formatá-la.

Assim, com todas essas informações o objetivo inicial é analisarconceitos básicos que irão influenciar na estruturação da proposta de umSistema Tutor Inteligente (STI), baseado em software livre (SL), para Educaçãoa Distância (EaD). Esses conceitos são fundamentais para um entendimento doque utilizará na construção do modelo a ser proposto e qual a sua baseideológica de funcionamento.

O tema apresentado, por natureza, é multidisciplinar. No entanto,faz-se necessário identificar quais dessas áreas existentes serão utilizadas naconstrução do modelo, para sua maior eficiência.

Inicialmente, pode-se identificar 2 áreas de conhecimento a seremutilizadas na proposta. Essas áreas são extraídas do título desta obra, sendo:Educação a Distância (EaD) e Inteligência Artificial (IA), essa últimaapresentada no capítulo 3. A escolha da modalidade de Educação a Distância éde suma importância, pois será esse o ambiente em que o sistema atuará, tendo anecessidade de entender como funciona essa forma de ensino. Isso determina a

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necessidade de um estudo mais profundo na área de Educação a Distância(EaD). Os fatores que determinaram o porque de sistema ser para a modalidadede EaD são:

• O uso das novas tecnologias de informação e comunicação(NTIC), como a rede mundial de computadores que junto coma EaD permite a dispobilização do conhecimento em massa;

• Potencial de utilização de diversos recursos como multimídia,usufruindo de tecnologias como videoconferência;

• Como será analisado mais adiante, a EaD possibilita umestudo autônomo e sem um sincronismo de horário entreprofessor e aluno, permitindo a “independência” de ritmo deestudo determinado pelo aprendiz.

A utilização da IA vem do encontro com a questão de comoatribuir características “inteligentes” ao sistema, para que esse possa terautonomia na tomada de decisão e não somente ser um simples retransmissor deconteúdo. Sendo assim, faz-se necessário utilizar técnicas de InteligênciaArtificial, como sistemas inteligentes, que auxiliem nessa tarefa, conformeexplanado por [Campos & Saito 2004]:

A Inteligência Artificial (IA) nasceu tentando “aprender” como os sereshumanos pensam e resolvem problemas, explicitando metodologias eintroduzindo-as na programação de computadores. A idéia era construirsistemas que fossem “inteligentes” e “capazes de pensar”.

Essa capacidade de pensar foge da proposta de sistemas clássicos.Segundo [Campos & Saito 2004] esses sistemas clássicos tratam os dados de umproblema de forma seqüencial para a obtenção do resultado. Sistemasespecialistas utilizam um motor de inferências, dados disponíveis e mais umabase de conhecimento armazenada para gerar novos dados até obtenção doresultado.

Dentro dessa visão de elaborar um sistema que atuará em umambiente educacional e que utiliza IA, encontra-se, em Sistemas TutoresInteligentes (STI), uma área que contempla todos esses requisitos.

Essa questão de sistemas computacionais inteligentes para finseducacionais pode ser complementada segundo [Konzen & Frozza 1999]:

Um dos aspectos importantes para um Sistema Tutor Inteligente é a

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seleção do conjunto de estratégias de ensino que irão constituí-lo, poisestas garantem a qualidade pedagógica do ambiente de aprendizagem.

Fica claro que a proposta do sistema é atuar como uma tecnologiade apoio ao ensino-aprendizagem em ambiente computacional. Isso tornanecessário abordar uma terceira área: Teorias da Aprendizagem (TA).

A Teoria da Aprendizagem direciona para formatação de comotratar a questão do ensino-aprendizado em ambiente computacional. Nelacontem diversa corrente de pensamentos, em que irão identificar algumas quesejam a base ideológica que sustentará o modelo. Essa corrente adotadadirecionará, a forma como irá ocorrer a integração/interação entre Professor,Sistema e o Aprendiz. Além disso, pode ajudar a definir como será ocomportamento do sistema.

Assim, pode-se formalizar em três pilares de sustentação a baseideológica do sistema, sendo essas áreas de conhecimento que irão delinear aestrutura do modelo. Para isso, algumas questões do sistema precisarão serlevadas em consideração:

• Quando [Konzen & Frozza 1999] e [Crispim et al. 2000]mencionam sobre estratégias de ensino, é importante observarquestões como: nível de conhecimento do aluno, perfil,motivação e suas características. Além disso, segundo essesautores, está mais apto a aprender quem está motivado e possuiacesso ao conhecimento – Busca-se na TA essedirecionamento;

• Por outro lado, o sistema deve ter autonomia para resolverproblemas que estejam dentro do seu escopo – Busca-se na IAesse direcionamento;

• A Educação a Distância é uma modalidade de ensino quedispõe de diversos recursos para uso como ferramenta paraaprendizagem, necessita-se delinear quais as ferramentas serãonecessárias.

Outra questão importante levantada neste ponto, é a filosofia dedesenvolvimento e distribuição que o software irá seguir. Isso irá influenciarelementos como: permissão e licenciamento de uso do software; forma dedesenvolvimento em equipe; forma de manutenção (velocidade de correção deerros) do sistema, etc.

O modelo que se está sendo proposto adotará a filosofia do

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software livre (SL), como base de desenvolvimento do mesmo. Uma visão para entender a idéia da base do SL é abordada na

citacao abaixo[Cassiano & Silveira 2003]:

O movimento de Software Livre é a maior expressão da imaginaçãodissidente de uma sociedade que busca mais do que a suamercantilização. Trata-se de um movimento baseado no princípio docompartilhamento do conhecimento e na solidariedade praticada pelainteligência coletiva conectada na rede mundial de computadores.

Uma explanação dos motivos da escolha da filosofia de softwarelivre será explorada no final desta obra. Dessa maneira, este capítulo tem comoobjetivo aprofundar nos conceitos educacional (Teorias da Aprendizagem eEducação a Distância), uma vez que elas suportam a presente obra. Assim, paramelhor entendimento, esta obra está dividida como segue:

• O capítulo 2 aborda os conceitos básicos referentes ao que iráser utilizado como base educacional. Este capítulo éfundamental para entender os conceitos pedagógicos eeducacionais que irão definir a base ideológica do sistema;

• O capítulo 3 busca o estudo e entendimento de SistemasBaseado em Conhecimento. Nesse contexto tem-se também oestudo do que é um sistema tutor inteligente (STI), pois será omodelo desta obra.

• O capítulo 4 é a formalização da estrutura da proposta domodelo, ou seja, como de fato o sistema funcionará, além dasdefinições e diretrizes de implementação;

• Por fim, é apresentado conclusão da proposta apresentada.

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2. CONCEITOS EDUCACIONAIS

“O livro é a melhor arma contra a ignorância”Jacques Marc

2.1 Teorias de Aprendizagem

2.1.1. Definição

O objetivo desta introdução é analisar e buscar algum métodopedagógico presente nas teorias da Aprendizagem (TA), que possa nos auxiliar.

As TAs, que contêm diversas ramificações de linhas depensamento, proporcionam subsídios de como um ambiente computacional irácomportar-se no processo de ensino/aprendizado.

Desde o tempo de Sócrates e Aristóteles, passando por Descartesaté Jean Piaget percebe-se a preocupação sobre como ocorre o ensino-aprendizagem. Nesse trabalho a idéia é encontrar uma corrente de aprendizagemque possa se adequar melhor a esta proposta. Busca-se uma corrente depensamento que atuará como uma tecnologia de apoio em um ambientecomputacional para modalidade de Educação a Distância. É importante analisaressa premissa, pois irá definir qual corrente se adapta melhor a proposta domodelo do sistema.

Segundo [Bock et al. 1991], as diversas correntes de pensamentodas teorias da aprendizagem dividem-se em 2 categorias: teorias docondicionamento e as cognitivas. A primeira contempla um aspecto doaprendizado como conseqüências comportamentais e enfatizam as condiçõesambientais como estímulo do aprendizado. Ou seja, existe um comportamentode estímulo e resposta. A a segunda categoria contempla teorias em que oprocesso de aprendizado tem relação entre o sujeito com o mundo externo eprovocam conseqüências na organização interna do conhecimento. Ou seja,através das experiências vivênciadas com o mundo exterior, o aprendiz acumulaexperiências sob forma de um conteúdo cognitivo. Assim, o indivíduo podearmazenar um número crescente de novas experiências, conforme a interaçãoocorrida em seu meio-ambiente.

Nesta obra, busca-se uma teoria que desenvolva mais as questõesinerentes à reflexão do aprendiz e não somente a estímulos e resposta. Dentredessa reflexão de utilizar teorias cognitivas, a corrente de pensamento quemelhor encaixa-se nessa premissa é o construtivismo. Deve-se então nestemomento, compreender melhor essa corrente, suas característica, o porque da

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escolha do construtivismo e sua inserção no contexto do sistema.

2.1.2. Visão do construtivismo

A visão do construtivismo vem com a idéia de que aprender édesenvolver-se e construir o saber em experiências vividas, ou seja, tem queexistir uma coesão entre os envolvidos no ensino/aprendizado. Essa colocaçãofica clara de entender quando se analisa a definição do construtivismo, em quese destaca:

• Conforme [Amaral et al. 2001]:

Em linhas gerais, o método de ensino que inspira-se no construtivismotem como base que aprender (bem como ensinar) significa construirnovo conhecimento, descobrir nova forma para significar algo, baseadoem experiências e conhecimentos existentes;

• Conforme [Becker 2001]:

Construtivismo significa isto: a idéia de que nada, a rigor, está pronto,acabado, e de que, especificamente, o conhecimento não é dado, emnenhuma instância, como algo terminado – é sempre um leque depossibilidades que podem ou não ser realizadas. É constituído pelainteração do humano, com o mundo das relações sociais;

Nas definições apresentadas, fica nítida a idéia de que para oconstrutivismo o ensino/aprendizado não é algo pronto, pré-formatado eacabado, e sim um conhecimento a ser desenvolvido. Ou seja, um saber que éconstruído, por isso a denominação construtivismos, em que [Campos et al.2003] aborda essa colocação:

Para o construtivismo, o conhecimento é (re)construído pelo indivíduonas interações com o ambiente externo. O aluno é o sujeito ativo noprocesso de aprendizagem, por meio da experimentação, da pesquisa emgrupo, do estímulo à dúvida e ao desenvolvimento do raciocínio...

Outras questões são importantes observar nessa corrente depensamento, para utilização no contexto da proposta. Uma delas é o papel doprofessor que, segundo [Campos et al. 2003], assume um papel de provocador eestimulador. Além disso, o professor tem a capacidade de propor novoscaminhos e estratégias para a busca por respostas. Ainda nessa linha de estudo,

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[Uchôa 2003] aponta a relação das novas tecnologias com a mudança do papelda escola, professor e aluno, em:

Aproveitando melhor as novas tecnologias nas escolas, o papeldo aluno será mais relevante, sendo possível uma aprendizagemmais pessoal, mais rica, mais rápida e com menos custos. Aindacabe mencionar que o professor terá sempre um papel importantena ajuda ao aluno, por exemplo, auxiliando-o a selecionar ainformação relevante para um dado propósito.

Esse fator muda a forma como o professor é visto, pois ele nãomais fica somente em uma sala de aula falando para um grupo de pessoas, e sim,passa a trabalhar com um sistema que será o meio de comunicação com essegrupo. A forma de comunicação muda, mas a idéia de troca de experiência nãoe, dessa forma, o professor também passa a ser um aprendiz.

Contudo, vale ressaltar que a proposta do modelo do sistema évoltada para modalidade de Educação a Distância, o que muda a forma decomunicação entre seus usuários. Um estudo sobre a modalidade de Educação aDistância é traçado na seção 2.3 Conceitos de Educação a Distância.

Outra colocação que se destaca é o papel do aprendiz, que sofreuma mudança na construção do saber, influenciada pela interação com fatoresexternos e suas vivências. Essa construção não vem do nada, e sim de situaçõesque o aprendiz irá experimentar. A questão da mudança do papel do aluno éimportante, pois o sistema vai ter que se adaptar as diversas personalidades doaprendiz que utilizará o sistema, conforme abordado por [Abreu et al. 1999]:

Algumas experiências na tentativa de construir software de ensino foramrealizadas ao longo dos anos, mas fracassaram devido ao fato de seremsimples retransmissores de conhecimento, não tendo qualquerpreocupação com os diferentes perfis de seus usuários.

Isso mostra a importância da elaboração de uma nova propostapara evitar cometer o mesmo equívoco. Fica nítida a necessidade do sistemapossuir habilidades para conseguir interagir com os diversos tipos de aprendizes,ou seja, é o sistema que terá que se adaptar ao aprendiz e não a recíproca.Abreu, em [Abreu et al. 1999], aponta essa necessidade de tratar vários perfis:

A idéia é investigar formas que permitam dotar o software educacionalcom a capacidade de adaptação a cada estudante, ou seja, embutirconhecimento suficiente nos sistemas para que estes sejam capazes dereconhecer seus usuários e tomar decisões pedagógicas a cada novasituação enfrentada.

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Assim, deve-se formalizar essas questões analisadas, de como abase do construtivismo como corrente de pensamento, pode contribuir para umaestruturação do modelo.

Isso é necessário, pois esses questionamentos podem seratribuídos como características ao STI uma vez que ele deverá possuir uma“inteligência” para discernir e intervir no processo de ensino/aprendizado doaprendiz, quando necessário. A tabela 2.1 formaliza os principaisquestionamentos analisados nesta seção e como poderá ser uma característicaatribuída ao sistema.

Tabela 2.1: Características do sistema

Questionamentosanalisados

Papel do sistema Como o sistema iráfazer isso?

O professor sofre umamudança decomportamento, quealém de estimular oestudante e ser ummediador, ele tambémaprende.

O sistema passa a assumiresse papel também, vistoque atuará diretamente como aprendiz e será a ponte decomunicação entre seususuários.

Será necessária umabase de armazenamento,como um histórico deações, para ajudar natomada de decisão.

Para aprender novascompetências, amaioria dos estudantesprecisa de um peritoque lhes ensine ocaminho. - [Campos etal. 2003].

O sistema, por muitasvezes, será uma ferramentade apoio ao professor e nãoseu substituto. Porém, podetomar decisões que ajudemo professor no processo deensino/aprendizado.

Isso pode ocorreratravés de relatórios deresultado,monitoramento eavaliação do aprendiz.

O fracasso de váriossistemas educacionais étratar o aprendiz deforma padronizada.Além disso, o aprendizrende mais quanto estámotivado e possuiacesso aoconhecimento.

O sistema deverá trataressas questões com base eminformações do aprendiz.Com base nelas, pode-setraçar uma estratégiaespecífica para cada perfil.

Buscar obter (doaprendiz) informaçõescomo: nível deconhecimento, perfil,progressos e suascaracterísticas.

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Questionamentosanalisados

Papel do sistema Como o sistema iráfazer isso?

O conhecimento é algoconstruído e não pré-fabricado ou acabado.

O sistema incorpora a idéiado construtivismo comobase ideológica desustentação.

O conteúdo, asatividades e asavaliações deverãopromover essa idéia.

Ser um sistema voltadopara a modalidade deEducação a Distância.

Atuar como um ambientecomputacional que atuarácom um propósitoeducacional, independenteda modalidade de ensino.

Os recursos a seremutilizados nessamodalidade de ensino éque definirão a forma deatuação do sistema.Esse estudo será vistona seção 2.3.

2.3 Conceitos de Educação a Distância

2.3.1. Comentários Iniciais

Educar é uma arte antiga que vem aos longos dos anos passandopor transformações. Essa arte tão nobre utiliza-se de teorias, métodos epesquisas com o intuito de auxiliar o educador na tarefa de ensinar.

Com o surgimento de novas tecnologias de informação ecomunicação (NTIC), a educação tradicional tem sofrido grandestransformações. Isso provoca o surgimento de mudanças na metodologia damodalidade de Educação a Distância, que busca diminuir os e atingir um maiornúmero de pessoas. Essa outra modalidade diferente da presencial, denominadaEducação a Distância (EaD), está crescendo graças às NTIC. O uso das NTICaplicado para EaD permite uma comunicação indireta, intermediada porsuportes tecnológicos. Contudo, essa aparente distância geográfica não querdizer falta de aproximação afetiva, cognitiva ou mesmo social, conformeapontado por [Uchôa 2003]. Ao tempo que as pessoas estão distantesfisicamente, elas estão próximas, seja cognitiva ou afetiva, mas de uma formadiferente.

Outra questão importante é destacado por [Niskier 2000] que aEaD tornou-se modalidade importante de aprendizagem e ensino, no mundointeiro. Antes cercada de mistérios, hoje é até mesmo reivindicada porsindicatos poderosos, no Brasil, onde o seu prestígio cresce de forma visível.Além disso, observa-se que no ensino presencial, os alunos ficam sentados em

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uma sala recebendo diversas informações do professor, em que pode ocorrer ounão interação entre professor-aluno, ou mesmo aluno-aluno.

Na modalidade de EaD, tem-se um grande diferencial do ensinotradicional, que é a questão do espaço/tempo. Existe uma flexibilidade dehorário de estudo, ou seja, o aprendiz não precisa ir todo dia em um horário fixoà escola para aprender. Ele pode estudar em qualquer horário do dia, em casa ouno trabalho. Contudo, deve-se estabelecer um período de tempo para serrealizado esse estudo. E isso não quer dizer que o estudo não possa sersupervisionado, através de avaliações (atividade), por exemplo, de diagnósticoou mesmo de retorno (feedback).

Outra questão importante da presença das NTIC na EaD é o usoda rede mundial de computadores (internet) como meio de ensino, quepossibilita a qualquer pessoa que esteja com um computador conectado ainternet aprender a distância. Mais conhecida como Educação a DistânciaOnline, é indicada por [Belloni 2001], como utilização de redes telemáticas (e-mail, listas e grupos de discussão, webs, sites, etc.)

A influência das tecnologias na EaD pode ser observado em[Fiorentini & Moraes 2003], que menciona que a evolução das tecnologias geranovas combinações e possibilidades de comunicação, como as técnicas dedigitalização, difusão via canal a cabo, satélites e internet. Nesse contexto, arede mundial de computadores torna-se um meio de comunicação significante.Nesse meio, surgem aplicativos ou ferramentas computacionais que podemutilizar linguagens próprias (padrões) para comunicação via internet. Contudo, aWeb é uma via de tráfego de informações, que pode usufruir de outros recursosmais complexos como multimídia (som, imagem, voz, etc) e videoconferência.

Independente dos recursos tecnológicos utilizados, tem-se na EaDum novo ambiente de comunicação entre o mediador do conhecimento,conhecido mais como professor, e o aprendiz, conhecido como aluno. Ambosestão sofrendo transformações em seus papéis, onde o professor passa a serdenominado Tutor, pois não é mais o mestre do saber, e sim alguém que ensinae ao mesmo tempo aprende (conforme visto na seção 2.2.2 Visão doconstrutivismo). Além disso, o tutor passa a ter uma maior interação com osaprendizes e pode-se ter a ajuda de outros profissionais e outras funções como:monitores, pesquisadores, consultores pedagógicos, profissionais da área gráficae programadores, segundo [Belloni 2001].

Assim, pretende-se explorar e conhecer características e vantagensdesses recursos tecnológicos, para identificar qual tecnologia o modelo a serproposto utilizará.

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2.3.2. Definição

Ao comentar-se sobre o que é EaD, é identificado o fator distânciacomo característica principal que existe entre quem está aprendendo e quem estáensinando. Essa definição ainda é simples, pois como será analisado, pode-seutilizar diversos meios para viabilizar a EaD. Contudo, a definição de EaD não étão simples e muda-se muito, devido ao surgimento constante de novastecnologias. Sendo assim, buscam-se algumas outras definições que enriqueçamo entendimento do que é a Educação a Distância:

• Conforme [Rumble 2003]:

Teoricamente, a educação a distância é um método que separafisicamente o estudante do professor. Ainda que os professores possamentrar em contato direto com seus alunos, por telefone, áudio evideoconferências, a separação física entre aluno e professor implica autilização de certos meios para ensinar;

• Segundo [Belloni 2001] tem-se um outro tipo de separação, não somentefísica, mas principalmente de tempo/espaço, uma vez que professor ealuno podem comunicar-se simultaneamente, em um mesmo horário,como também podem estar em tempo distintos.

• Conforme [Alves & Nova 2003]:

Literalmente, o conceito de EaD remeteria a qualquer modalidade detransmissão e/ou construção do conhecimento sem a presençasimultânea dos agentes envolvidos. Nessa perspectiva, a difusão daescrita teria sido uma das principais (e até hoje mais eficazes)tecnologias aplicáveis à EaD. E não deixa de ser ainda hoje.

Além disso, tem-se então em conseqüência dessa mudança deespaço e tempo, a mudança do meio em que esse ensino irá se propagar, ou seja,é preciso utilizar tecnologias que façam essa moderação da comunicação.

Percebe-se nesse momento a gama de novos recursos que podemser utilizados, porém, dependem da necessidade de cada curso, qual o públicoalvo a ser atingido, o que pretende que o aprendiz assimile e quais recursosestão acessíveis a ele. Tem-se ainda hoje diversas ferramentas computacionaisexistentes para a utilização da EaD Online direcionados para internet,conhecidas como ambientes virtuais de aprendizado. Uma dessas ferramentas é

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o LMS. LMS (Learning Management System) são Plataformas de

Gerenciamento de Cursos Online. LMS consiste, segundo [Hall et al. 2001], emum software que faz o gerenciamento de ações de capacitação, sendoresponsável desde registro de usuário, armazenamento de informações atéfornecer relatórios da gestão do aprendizado. O LMS permite ao instrutor obterinformações sobre o aproveitamento e produtividade do aluno, sendo possívelusar em cursos a distância ou presenciais.

Na Figura 2.1, tem-se um exemplo da comunicação de um LMS ena Figura 2.2, visualiza-se a comunicação de um Ambiente Virtual deAprendizado.

Figura 2.1: Exemplo da estrutura de um LMS1

1 Retirado de [Vera 2004]

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Figura 2.2: Ilustração de um Ambiente Virtual de Aprendizado

Independente do tipo de ferramenta computacional para EaD a serutilizada, tem-se o aprendiz, o tutor e a ferramenta e esses personagensinteragem entre si. Assim, compreende que o campo de atuação da proposta deum sistema tutor inteligente será aplicado para EaD.

2.3.3. Recursos

Segundo [Uchôa 2003], a forma educativa de comunicação entrevários indivíduos se dá por meio de algum recurso tecnológico intermediário, talcomo: cartas, textos impressos, rádio, teledifusão ou ambientes computacionais.

Assim, o campo de aplicação da EaD é vasto e a sua atuação vemcrescendo com o auxílio da evolução tecnológica. Pode-se observar a utilizaçãoda EaD desde os tempos da imprensa, passando pelo rádio, até o uso da internetcomo meio de comunicação.

É possível confirmar essa idéia em [Litwin 2001], que relata umalista de tecnologias existentes para a EaD:

diferentes tecnologias incorporadas ao ensino contribuíram para definiros suporte fundamentais para educação a distância. Livros, cartilhas ouguias especialmente redigidos foram as propostas iniciais; a televisão eo rádio constituíram os suportes da década de 70; os áudios e vídeos, da

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década de 80. Nos anos 90, a incorporação de redes de satélites, ocorreio eletrônico, a utilização da internet e os programas especialmenteconcebidos para suportes informáticos aparecem como os grandesdesafios dessa modalidade.

A Tabela 2.2 mostra um resumo dos recursos tecnológicosexistentes para utilização na modalidade de Educação a Distância. Esta Tabelafoi construída tendo por base vários autores, destacando-se [Hall et al. 2001],[Fiorentini & Moraes 2003], [Souza 2003], [Carneiro 1999] e [Fonseca &Carvalho 2001]. A figura 2.3 também permite uma outra visualização dastecnologias que se pode utilizar na EaD.

Tabela 2.2: Recursos da Educação a Distância

RECURSO DESCRIÇÃO

MaterialImpresso

Também conhecido por utilizar o correio como meio detransporte, tem como objetivo prover a comunicação entrea Instituição e o aluno.

Exemplo: Livros, apostilas, tutoriais, manuais, etc.

Televisão

A TV é uma forma fácil de alcançar as massas, pelo seuuso difundido e crescente nos lares. Um exemplo do usoda TV na educação é através de programas que ensinamdesde Geografia até Física, está no Telecurso 2000.Segundo [Fiorentini & Moraes 2003], os avanços com aprática da TV em EaD indicam que há em comum a buscade contato, o aproximar-se com o receptor-aprendiz.Ainda, segundo [Souza 2003], em 1980, no Brasil, deu-sea oferta de supletivos por telecursos (televisão e materiaisimpressos) por fundações sem fins lucrativos.

Exemplo: Telecurso 2000, Tele-aulas, vídeo aulas.

Áudio

O uso do áudio como meio de comunicação, seja noensino ou fora dele, não é de hoje. No Brasil, foi uma dasformas pioneiras de Educação a Distância. Em 1923, ARádio Roquete Pinto ofereceu cursos de francês eliteratura, entre outros. Hoje tem-se a possibilidade deuma conferência, via áudio (áudio-conferência), entre umgrupo de pessoas.

Exemplo: rádio; programas de chat (bate-papo) quepermitem a comunicação via áudio; áudio-conferência.

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RECURSO DESCRIÇÃO

VídeoConferência

Videoconferências são sistemas interpessoais quepossibilitam a comunicação em tempo real entre gruposde pessoas, independente de suas localizaçõesgeográficas, em áudio e vídeo simultaneamente. Pode-seperceber que essa tecnologia é feita ao mesmo tempo(chamado tempo real) com grupo de pessoas, em lugaresdistintos. Porém, para que isso ocorra precisa-se de umainfra-estrutura mínima necessária, podendo ser utilizadavia satélite ou cabos terrestres interligados através defibra-óptica.

Exemplo: Tele-aula.

CBT

Treinamento Baseado no Computador (Computer-basedTraining). Refere-se a material educativo que se carregamem um computador por meio de CD-ROM ou disquete.Não exige um computador conectado a internet.

Exemplo: Disquete, CD-Rom, DVD, etc.

EducaçãoOnline2

Diferente do CBT, utiliza-se do computador conectado ainternet para realização da EaD. Pode-se utilizar tambémambientes virtuais de aprendizagem. Neste caso, pode-sedestacar o TelEduc e o Moodle que são ambientesbaseados em software livre.

Exemplo: TelEduc, Moodle, AulaNet, Docent, etc.

2 [Rosenberg 2002] e [Hall et al. 2001] colocam também um outro termo paraEducação Online, mais conhecido no mundo coorporativo, denominado E-learning.Tem também o termo WBT, sendo que E-learning e EaD Online tem um significadomais amplo, do uso da internet como meio de comunicação na educação a distânciae WBT é voltado mais para conteúdo dos cursos via internet.

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Figura 2.3: Ramificações da Educação a Distância

Após analisar um resumo dos recursos existente na modalidade deEaD, pode-se destacar a Educação Online ambiente em que a proposta domodelo do sistema irá atuar. Contudo, a questão de utilizar a internet, não isentada possiblidade da utilização de outros meios como apoio.

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3. SISTEMAS BASEADOS EM CONHECIMENTOS

3.1 Comentários Iniciais

Como comentamos anteriormente, a tecnologia estátransformando o século XX e trazendo novas transformações na manipulação doconhecimento. Isso é justificado também, pelos avanços em áreas de estudo decomo manipular e representar o conhecimento. Deve-se observar uma área deestudo em particular, a Inteligência Artificial (IA), que surge da necessidade dohomem tentar refletir na máquina suas características. Essa ciência, que é umaárea da Ciência da Computação que, segundo [Uchôa 1998], surgiu em meadosda década 50, em um workshop organizado por quatro integrantes, sendo JohnMcCarthy considerado o pai da IA.

Uma das áreas mais promissoras da IA moderna é a de SistemasBaseados em Conhecimento (SBC). Uma área que busca resolver problemasutilizando conhecimento representado explicitamente [Uchoa 1998]. E é essalinha de pesquisa que será o principal alvo de estudo, a partir deste ponto, poispermitirá a composição da arquitetura do modelo que é proposto.

3.2 Definição

Antes de se ater ao entendimento e uma melhor compreensão doque é IA e a área de Sistemas Baseados em Conhecimentos, deve-se observarcomo o dicionário Aurélio, [Ferreira 1985], define as palavras inteligência e apalavra artificial.

inteligência sf. 1. Faculdade ou capacidade de aprender, aprender oucompreender; intelecto. 2. Entendimentos secretos; conluio, trama. 3. Destreza mental;habilidade.

artificial adj. 1. Produzido pela arte ou pela indústria. 2. Fingido.

Pode-se perceber a idéia de inteligência como a capacidade dedefinir, entre várias escolhas, qual delas é a “melhor” para uma determinadasituação. Ou seja, está contemplado a habilidade de analisar e decidir a escolhaque melhor se encaixa a necessidade. Isso envolve vontade, crença, desejo,necessidade e uma série de outros fatores para que isso ocorra.

O termo inteligência aliado a palavra artificial, tem a idéia de que

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é o estudo de habilidade de um objeto, que não seja um ser vivo, de realizarações, ter capacidade mental, com base em conhecimentos. Ou seja, transferiressa habilidade humana de escolher a um ser artificial, uma máquina porexemplo. Segundo [JR. & Yoneyama 2000], a IA pode ser definida como:

...prover máquinas com capacidades de realizar algumas atividadesmentais do ser humano. Em geral são máquinas com algum recursocomputacional, de variadas arquiteturas, que permitem a implementaçãode rotinas não necessariamente algorítmicas. As atividades realizadaspor essas máquinas podem envolver a sensopercepção (como tato,audição e visão), as capacidades intelectuais (como aprendizado deconceitos e de juízos, raciocínio dedutivo e memória), a linguagem(como as verbais e gráficas) e atenção (decisão no sentido de concentraras atividades sobre um determinado estímulo).

Porém, a IA é um campo amplo e com muitos estudos emdesenvolvimento que busca outras definições que aprimoram a idéia do que éIA:

• Conforme [Whitby 2004]:

É o estudo do comportamento inteligente (em homens, animais emáquinas) e a tentativa de encontrar formas pelas quais essecomportamento possa ser transformado em qualquer tipo de artefato pormeio da engenharia.

• [Galvão 1999] complementa:

Sistemas inspirados no comportamento humano ou da natureza, ou quetentam reproduzi-los.

Um dos grandes desafios na IA, está na questão na manipulaçãodo conhecimento, principalmente em como um ser não humano manipular econverter em resultados. Com isso, pode-se começar a representar essa idéia navisão de que conhecimento como sendo a ação a ser feita (como o programa irátransformar esse conhecimento) e desencadear uma reação (resultado).

Pode destacar que questões como inconsciente e a mente humanana representação do conhecimento foram alvo de estudo na seção sobrecognitivismo contidas na visão do construtivismo. Contudo, é importante, nesteponto, observar como a IA trata essa mesma questão através de uma subáreadenominada Sistemas Baseados em Conhecimentos (SBC).

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3.3 Sistema Baseado em Conhecimento e Sistema Inteligente

Existe na IA uma grande similaridade entre SBC e os chamadosSistemas Inteligentes (SI), seja no seu entendimento ou definição. Nesta obra ostermos SBC e SI terão o mesmo sentido. Alguns autores especialistas fazem omesmo, pois consideram essas duas áreas como uma só, contudo isso não é umpadrão e depende da forma como cada autor trata o assunto, não sendo umaregra geral. Contudo, antes de prosseguir no entendimento sobre esses doistermos, é importante compreender o que é SBC, definido por [Uchôa 1998]:

definidos formalmente como programas de computador que resolvemproblemas utilizando conhecimento representado explicitamente e que,não fosse essa representação exigiriam um especialista humano nodomínio do problema para solução.

Para complementar esse entendimento, em [Rezende 2003]destaca-se 2 pontos-chave sobre Sistemas Inteligentes, que são:

• Habilidade para usar conhecimento para desempenhar tarefas ou resolverproblemas;

• A capacidade para aproveitar associações e inferências para trabalhar comproblemas complexos que se assemelham a problemas reais.

É interessante perceber que em todas as definições tem-se a idéiabase de uma “máquina motora” que será o coração do funcionamento de umSistema Inteligente. Também é importante ressaltar os estudo feito no capítulo2, que se tem a necessidade de saber como trabalhar com os personagens queirão interagir com o sistema e todo o conhecimento que trafegará nele. Contudoé importante analisar arquiteturas de SBC existentes para tomar como princícpiobase na construção do modelo. A figura 3.1 ilustra a Arquitetura Básica de umSBC apresentada em [Uchôa 1998]:

Figura 3.1: Arquitetura básica de um SBC

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Deve-se destacar 3 partes dessa arquitetura básica de um SBCsendo: Banco de Conhecimentos (BC), Motor de Inferência (MI) e Inferênciacom o Usuário (IU). Um resumo da idéia de cada parte desta arquitetura é:

• BC: Contém o domínio específico da aplicação, regras que descrevemesse domínio, além de métodos e heurística para resolução de problemas;

• MI: Onde se manipula e processam o conhecimento, utilizando algumastécnicas de raciocínio e estratégias controles;

• IU: pode-se dizer que é a interface homem-máquina, ou seja, acomunicação entre o usuário e o sistema.

É importante ressaltar que um sistema tutor é um SBC, porém aquestão da compreensão sobre um sistema tutor inteligente, será abordada noitem 3.6.

3.4 Representando o Conhecimento

A captação da informação e sua manipulação para que gereconhecimento são questões ao se elaborar um modelo. Contudo, é importante,inicialmente, compreender, essa representação do conhecimento, dividindo-seem 3 fatores: dados, informação e conhecimento - em que segundo [Rezende2003]:

• Dado é um elemento puro, quantificável sobre um determinado evento, eque ele por si só não oferece embasamento para o entendimento dasituação. Um exemplo é o valor do dólar em um dado dia.

• Informação é o dado analisado e contextualizado, em que envolve ainterpretação de um conjunto de dados, um certo raciocínio. Comoexemplo, tem-se a comparação do faturamento de 2 regiões. Porém nãohá como mencionar qual é melhor ou pior região em faturamento, poisnão é possível definir um critério de desempenho;

• Conhecimento engloba a habilidade de criar um modelo mental quedescreva o objeto e indique as ações a implementar, as decisões tomar.Envolve também: compreensão, análise e síntese para tomada de decisões

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inteligentes.

A partir desse momento, busca-se o desafio de promover essahabilidade ao sistema, por exemplo, na habilidade de transformação dasinformações para gerar conhecimento. E, além disso, gerar um resultado que dêuma interpretação, ou seja, gere outros conhecimentos e não somente ser maisuma informação sem significado.

Segundo [Rezende 2003], o processo de gerar conhecimentoresulta de um processo no qual uma informação é comparada a outra ecombinada em muitas ligações (hiperconexões) úteis e com significado. Issoimplica que o conhecimento é dependente de nossos valores, experiência e estásujeito às leis universalmente aceitas. Isso permite lembrar da idéia colocada naseção de Definição de um SBC, que mostrou como o programa irá transformar oconhecimento (ação a ser feita) e ter uma reação (resultado). Portanto, pode-seincluir um outro processo intermediário que irá cuidar do processamento desseconhecimento. Esse processamento pode ser a consulta às informações dessabase de conhecimentos “passados”, por exemplo. A Figura 3.2 ilustra essa idéia.

Figura 3.2: Processamento, manipulação do conhecimento fornecida

Pode-se visualizar também que ações e conhecimentos, bem comoreação e resultado, passam a ser itens independentes e não como anteriormente,um item junto ao outro. Uma ação e um conhecimento podem estar juntos ounão, pois a ação de responder um teste e o conhecimento que o aluno adquiriupara poder realizar o teste podem gerar reações e resultados distintos.

Uma compreensão melhor pode ser dada através de um exemplo:

• O aprendiz está fazendo um teste de múltipla escolha nocomputador, depois de concluir um módulo de um curso adistância. Através do conhecimento, o aprendiz responderá asperguntas;

• Dependendo das ações tomadas (quais respostas escolhidas) omesmo envia as respostas que acredita ser corretas;

• A partir de um motor de inferência, as respostas do aprendizserão analisadas e geram resultados (podendo ser relatórios,etc) e desencadeiam uma reação. Essa reação pode ser o

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sistema decidir que o aprendiz deve rever os tópicos A e B domódulo 1, por exemplo.

Com isso, um aspecto fica claro, ter uma base de conhecimento, jáque, no exemplo dado relativo ao teste, o resultado pode ser uma informação aessa base, gerando assim uma reação corretiva, por exemplo, de um conceitonão assimilado no aprendiz.

Além disso, existe outra necessidade,a de rever o conceito do queé certo e errado, ou seja, qual é o papel do erro e como pode utilizá-lo comoferramenta para gerar conhecimento.

3.5 O uso do erro para gerar conhecimento

Muitos são os motivos para um aprendiz evitar o erro e assim terêxito em suas atividades, seja no aprendizado ou na vida. Porém mal sabe oaprendiz que errar pode ser, muitas vezes, uma forma de aprender. Essa questãodo tratamento do erro nas escolas pode ser observada segundo [Amaral et al.2001]:

o erro deve ser encarado como uma etapa importante e até mesmofundamental na construção do conhecimento. O modo como a escolaencara a resposta errada é alarmante. Ainda estamos na realidade decorrigir buscando resposta certas/erradas e não fazemos uma análisedas resposta obtidas.O erro é tratado como um sintoma do mal, como sinal de uma doençagrave: a ignorância.Felizmente, hoje, já se descortina a possibilidade de trabalhar o erro deforma construtiva, partindo do fazer do aluno

Consegue-se perceber com isso, uma mudança de postura queantes usava questões com respostas certas ou erradas, para uma postura deprovocar e estimular o aprendiz ao conhecimento. Os autores [Almeida & Júnior2000] mostram uma outra concepção sobre o erro:

Não se aprende sem tentativas, sem escorregões, sem tropeços, semensaio. Quando a criança aprende a andar, por exemplo, não há métodode aprendizagem que substitua os ensaios feitos para aprender acontrolar os músculos.

Percebe-se nitidamente que existe a necessidade da transformaçãoda forma de tratar o erro, de punição para um meio que gere um outro

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conhecimento. Essa questão é bem exemplificada por [Paschoal 2004]:

Imagine um software qualquer em que ele faz uma pergunta e o alunoresponde. Pois bem, imagine que o software pergunte: “qual a capitaldo Estado de Minas Gerais”. Então o aluno responde que é Macapá. Aoinvés do software dar uma mensagem ao aluno como “você errou” ou“resposta errada”, poderia emitir a seguinte mensagem como resposta:“Macapá é a capital do Estado de Amapá não de Minas Gerais”, porexemplo. Veja que o aluno deixa de ser um simples receptor deconhecimento do está certo ou está errado, ao passo que o erro ocorridopor uma resposta incorreta, provoca uma nova informação para reflexãodo aluno e gera um conhecimento novo a ser assimilado.

Pode-se observar com esse exemplo, uma forma de tratamentodiferente do erro de um aprendiz, objetivando que o erro gere conhecimento. Ouso alternativo do erro deve ser incorporado a filosofia do sistema, visto que vaiao encontro da visão do construtivismo e permitindo que o aprendiz faça,pratique e cresça, diferente da visão do erro de apenas ser uma forma depunição.

3.6 Sistema Tutor Inteligente

Sistema Tutor Inteligente tem características de um sistemainteligente, que mantém como suporte ser um sistema que “raciocina” baseadono “seu conhecimento”. A diferença para um sistema inteligente é a palavratutor, que incrementa uma ferramenta de auxílio ao aprendiz. Para que oconceito de STI fique claro, podem ser comentadas algumas definições:

• Segundo [Oliveira 2002]:

Sistemas Tutores Inteligentes (STI) são sistemas computacionais deauxílio ao ensino que usam técnicas similares as de um professorvisando à aprendizagem máxima do aluno. ...tais ambientes de ensinoincorporam técnicas de Inteligência Artificial, Psicologia Cognitiva,dentre outras, com o objetivo de saber o quê ensinar, a quem ensinar ecomo ensinar;

• Ainda segundo [Konzen & Frozza 1999]:

Sistemas Tutores Inteligentes são sistemas computacionais de auxílio aoensino, projetados de forma a incorporarem técnicas de inteligênciaartificial, com o objetivo de torná-los capazes de saber o quê ensinar, a

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quem ensinar e como devem ensinar.

Algumas características, em ambas definições são comuns, como:que STI são sistemas computacionais que auxiliam o ensino, por exemplo. Outracaracterística é a utilização de técnicas de outras áreas de conhecimento como aIA. Porém, é importante ressaltar o que se vem comentando, a importância deentender o que fazer, como, quando e onde. Para tanto, é importante analisar aarquitetura clássica de um STI ilustrada na figura 3.3, conforme [Giraffa 1997]:

Figura 3.3: Arquitetura clássica de um STI

Apesar da semelhança de algumas idéias do modelo clássico deum SBC, busca-se desenvolver um modelo com base em diversas idéias eteorias, tomando-se como base esse modelo clássico.

Para saber mais sobre as diversas arquiteturas existentes de STI deoutros pensadores, recomenda-se a leitura de [Casas 1999].

É importante ressaltar que a grande diferença entre o modeloclássico do SBC e do STI, é que o motor de inferência apresentado no primeiromodelo é composto por três componentes no STI. Isso decorre, devido àinclusão da funcionalidade de tutoria no sistema. Para tanto é necessárioestratégias de ensino de como direcionar essa nova funcionalidade.

Essas estratégias de ensino podem ser comandadas através deregras e da idéia proposta de ação e reação.

Na próxima seção, é abordado com profundidade como será ofuncionamento do Sistema Tutor Inteligente, baseado em Software Livre, paraEducação a Distância.

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4. A FORMALIZAÇÃO DO MODELO

4.1 Comentários Inicias

Toda a elaboração feita até o momento neste trabalho teve comoobjetivo principal a estruturação de idéias para a criação de uma proposta quepermita definir um modelo de um sistema tutor inteligente para Educação aDistância. Essa tarefa de modelar as estruturas da proposta, foi fundamental paraque neste ponto possa-se formalizar a proposta, ou seja, definir suascaracterísticas e funcionamento. Assim, busca-se neste capítulo reunir todas asidéias discutidas até o momento, vislumbrando um aspecto mais prático sobre aimplementação do modelo, em que será destacada parte das diretrizes deimplementação.

Nesta etapa, também discutiremos outros aspectos deimplementação, como exemplo: qual plataforma e linguagem de programaçãoutilizar, formatação do conteúdo, porém sem implementar formalmente osistema.

4.2 Formalização das características e funcionamento

A formalização é toda baseada nas idéias discutidas até essemomento. Baseado nisso, deve-se destacar as principais características que osistema irá ter para que possa definir com detalhe como irá fazer isso. Comocaracterísticas o modelo deve ter:

– Flexibilidade para tratar os vários perfis (tipos) de aprendiz,através do mapeamento individual do perfil de cada um,nomomento da inscrição, pela Internet;

– O sistema pode decidir que exercícios propor ao aluno, combase na idéia do tratamento do erro, quando houvernecessidade, baseado nas regras definidas no sistema.Exemplo: O aprendiz faz um exercício de múltipla escolha,dependendo do que o aprendiz deixar de absorver (errar), osistema tutor inteligente, aplicará a esse aprendiz avaliaçõesdiferentes para fixação daquela dúvida não assimilada;

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– Monitorar o aprendizado analisando como está indo suaabsorção do conteúdo, por exemplo;

– Conter um histórico de resultado, baseado em um sistema deavaliação gradativo no qual tudo que o aprendiz faz émonitorado e contabilizado para o processo resultado doaprendizado;

– Monitoramento da participação do aprendiz, tanto em relaçãoa sua absorção do conteúdo, como na interação com os outros,atividades, etc;

– Às vezes, é importante deixar o aluno procurar uma soluçãopor um tempo do que sempre interrompê-lo - conforme[Konzen 1999], saber quando interferir é importante, porém énecessário saber até que momento deixá-lo sozinho;

– Conter políticas de diagnóstico como forma de apresentaçãode conteúdo, avaliação, para cada perfil de aprendiz;

– Tratamento do erro como forma de incentivo/troca deconhecimento, e não punição, para identificar caminhosalternativos de como melhor transmitir o conteúdo a esseperfil de aprendiz.

Estas são as principais características do sistema, além dasdiscutidas e definidas nos capítulos anteriores. A proposta elaborada eformatada até o momento traça um panorama desde sua composição,comportamento e até como deve ser construído o sistema. Deve-se neste ponto,determinar a divisão dos módulos que irá compor esse sistema. A figura 4.1ilustra bem a composição dos módulos do sistema.

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Figura 4.1: Módulos do sistema

Deve-se então entender a funcionalidade básica de cada módulo:

– Módulo Aprendiz: responsável por todo o mapeamentoindividual do perfil do aprendiz;

– Módulo de Regras & Estratégias: conterá as ações(comportamento) que o sistema deverá realizar em cadasituação;

– Módulo de Conteúdo: contempla toda a parte de conteúdo etestes avaliativos do curso;

– Módulo de Ambiente de Comunicação: responsável conteras informações de todas as ferramentas utilizadas no sistema.Além disso, irá integrar e será o moderador de comunicaçãoentre os outros módulos com o mundo externo

– Módulo de Banco de Conhecimento: histórico de todas asações que ocorreu no sistema;

– Módulo Tutor: responsável pelas ações pedagógicas a serem

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tomadas em relação ao aprendizado do estudante. Ele interagecom todos os outros módulos com a ajuda do Ambiente deComunicação.

Baseado nos módulos descritos, é importante entender o seufuncionamento. Um resumo da interação entre os módulos pode ser descrito daseguinte forma:

O Ambiente de Comunicação (AC) é o módulo comunicador entreo mundo externo e os outros módulos. Além disso, ele conterá informações dequais ferramentas o sistema utilizará. Por exemplo, sendo um curso a distância,utlizando a internet, esse módulo conterá a descrição das ferramentas que serãoutilizadas nessa modalidade. Um exemplo de ferramenta é um chat ou um fórumde discussão.

As interações do Ambiente de Comunicação irão alimentar omódulo Banco de Conhecimento. Esse conhecimento acumulado permitirá aomódulo Regras & Estratégias (RE) conter todas as ações que o sistema deveráter, ajudando o sistema a definir o melhor caminho a seguir. No mesmo exemplodo fórum, o módulo RE pode conter regras que definam que toda a mensagemque um aluno ler de outro aprendiz, terá que avaliar se foi bom, ruim ou mesmo,se contribuiu (acrescentou) alguma idéia ou não.

O módulo Conteúdo (C), apesar de muito ligado com o AC,conterá todo o ciclo de conteúdo de estudo do aprendiz, ou seja, nele conterá ocurso e testes avaliativos de retorno de resultado do estudo. Novamente, todaessa interação do aprendiz com os módulos, inclusive com as avaliações feitas,geram informações (histórico), dentro do Banco de Conhecimento (BC).

O módulo Tutor (T) é o mecanismos que definirá os caminhospedagógicos adequado para cada perfil de aprendiz. Para ter informações doestudante, tem-se as informações no módulo Aprendiz (A). Esse módulo contémas informações referente a perfil, nível de aprendizado, nível do aprendiz, etc.Baseado nas regras definidas no módulo de RE, o módulo tutor pode traçar umcaminho pedagógico no aprendizado do estudante e definir estratégias deavaliação adequada àquele perfil, por exemplo. Claro que o BC trará umhistórico de ações desse aprendiz para ajudar nessa escolha.

Alguns dos módulos apresentados são relativamente simples e nãoserão detalhados neste trabalho. Outros entretanto, são mais complexos emerecem ser apresentados mais extensivamente, o que é feito nas próximasseções.

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4.3 Detalhamento dos principais módulos

Módulo de CONTEÚDO

Na proposta do modelo é utilizada a idéia de Objetos deAprendizagem (OA - Learning Objects). Segundo [Bettio & Martins 2004] aidéia de OA é nova e difícil de definir, contudo basicamente é uma entidade quepode conter desde um texto até recurso multimídia para suporte ao ensino. Ouseja, pode ser uma apresentação do conteúdo de um curso feito em umaferramenta de animação ou páginas HTML. O importante de OA são asseguintes características conforme [Bettio & Martins 2004]:

• Reutilizáveis;

• Facilidade da atualização;

• Aumento do valor do conhecimento;

• Flexibilidade.

Isso permite ter objetos independentes sendo usados em mais deum curso, que é a idéia de reutilização. Baseado nessa idéia, o módulo deconteúdo utilizará a base de Objetos de Aprendizado, pois contempla as idéiasdo sistema deser independente, ter flexibilidade e gerar conhecimentos.

Além disso, o uso de OA possibilita a quem criar o conteúdo docurso, poder usufruir dos recursos que achar necessário para criar seu conteúdo,sem prender-se a uma ferramenta de uma determinada empresa. Está fixo aliberdade de escolha e versatilidade que o sistema permite.

Módulo APRENDIZ

Lembremos que os vários perfis do aprendiz é uma necessidade ecaracterística que o sistema deverá possuir, ou seja, ele deverá ser flexível obastante para atender a essa premissa. Abaixo segue algumas sugestões:

– Perfil do Aprendiz: Conterá as informações pessoais referente ao perfildo aprendiz;

– Nível do Aprendiz: Parametrização para definir um nível de qualificaçãodo aprendiz, baseado em um pré-teste inicial. Esse é individual para cada

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curso que o aprendiz irá fazer. Essa informações geradas são alimentadasno Banco de Conhecimento. Após o curso, o aluno realizará um Pós-teste,para analisar e comparar com o Pré-teste, contudo são testes equivalentes.Vale lembrar ainda que fora esses 2 testes, tem-se pelo menos um testefinal de avaliação do curso.

– Níveis: Iniciante, Intermediário e Avançado.

– Nível de Participação: Parametrização para definir o nível departicipação do aprendiz.

– Níveis: Abaixo do Ideal, Ideal, Acima do Ideal.

É importante observar que os níveis adotados, segundo areferência [Abreu et al. 1999], tem as seguintes explicações:

Iniciante (estudantes com pouca ou nenhuma familiaridade com oassunto estudado), Intermediário (estudantes que possuem um certoconhecimento sobre o determinado conteúdo) e Avançado (aqueles quebuscam um aperfeiçoamento dos conhecimentos). Os indivíduos dessascategorias possuem ambições expectativas diferentes.

Percebe-se que essa análise contempla as premissas analisadas deter perfis diferentes para cada tipo de aprendiz.

– Participação das Ferramentas:

A participação das ferramentas é voltada à idéia domonitoramento do aprendizado para a coleta de informações para o banco deconhecimento.

Uma ferramenta ideal para esse caso é um fórum de discussão. Ofórum será um grande aliado na avaliação de resultado, pois permitirá nãosomente avaliar o aprendiz, mas eles mesmos avaliarem as opiniões de seusamigos. Com isso abre-se uma outra possibilidade: a união da proposta do modelo destaobra com ferramentas de Educação Online. Visto que a idéia do sistema étrabalhar com módulos de funcionalidade através de agentes inteligentes (o usode agentes será abordado mais adiante). Contudo, essa discussão ficará para aseção 4.3 Metodologia para implementação.

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Módulo BANCO DE CONHECIMENTO – obtenção do resultado

AVALIAÇÃO• Monitoramento do Aprendizado através:

– Histórico de resultado das avaliações– Pré e Pós teste;– Teste durante o curso.

– Histórico de auto-availação– Histórico de participação

– Conteúdo: qual parte do conteúdo foi vista e atéque ponto;

– Opinião – Fórum, atividade, etc.

Para que tudo isso seja possível, é importante destacar um recurso,que será utilizado, dentro do campo de Sistemas Baseado em Conhecimento,que é a idéia de Agentes.

Rezende [2003] define agentes como:

Agentes são personagens computacionais que atuam de acordo com umscript definido, diretamente ou indiretamente, por um usuário. Elespodem atuar isoladamente ou em comunidade formando sistemasmuiltiagentes.

Então cada módulo, a princípio será um agente, pois pode-se fazeruma programação de ações e comportamento de cada agente. E eles podeinteragir entre si, contudo cada um é independente e tem suas atribuições etarefas no sistema.

Assim, isso possibilita modular o sistema, ou seja, definir cadamódulo do sistema como uma função específica, o que foi apresentado. Essacaracterística é que permitirá integrar esse sistema com outros sistema deEducação Online, ou mesmo pedaços desse STI a outras ferramentas.

4.4 A inteligência do sistema

A técnica de inteligência artificial utilizada será, como explanada,de agentes inteligentes. Cada agente é uma entidade com comportamentosinternos, pode-se dizer que é uma característica pessoal, e comportamentosexternos, comportamento perante outros agentes.

Assim, a "inteligência" do agente está nas regras que definirão o

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seu comportamento, ou seja, suas ações. As regras de todos os agentes estará nomódulo de Regras e Estratégias, visto que é um módulo apenas para essepropósito.

Pode-se dividir então em 3 estratégias básicas:

– Baseado em Lógica Clássica (LC):

Comumente conhecido, é baseado em questões numéricas, ouseja, situações de verdadeiro ou falso.

Exemplificando: Se a nota obtida do aluno X for maior ou igual a7 considera-se o aluno aprovado, de outra forma não.

– Baseado em Boletins Informativos (BI):

Apenas de caráter informativo, em um primeiro momento nãogeram grandes mudanças, mas pode contribuir para criar novas regras.

Exemplificando: 4 dias antes do término de entrega de cadaatividade, o sistema informa por e-mail a cada representante do grupo sobre oprazo.

Depois de 5 dias sem acessar o sistema, é emitido um e-mail delembrete para o aprendiz.

– Baseado em Comportamento:

Utiliza dados do banco de conhecimento, gerado a partir do uso(histórico) do sistema. Baseado nisso, faz comparações de resultados quepossibilitarão criar novas regras ou modificar uma regra existente.

Exemplificando: O agente tutor constatou que em duas turmas amédia mínima atingida na disciplina X foi 6.5. Assim, pode-se alterar uma regrada LC baseado na conclusão definida pela no módulo de regras e estratégias.

É importante frisar que, apesar da grande evolução da IA, aindanão se tem máquinas que pensam por si só. É necessário ainda uma inferência,seja em qualquer etapa do processo, de um especialista. Nesse caso, oespecialista é o homem.

No modelo que estamos propondo, o especialista irá traduzir suasvontades através das regras que forem definidas no módulo de Regras &Estratégias. Contudo, para que isso funcione, é necessário um modelo base.Uma linha atual, bastante pesquisada e que está sendo muito utilizada com deagentes inteligentes é o modelo formal proposto por [Cohen & Levesque 1990]

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denominado BDI. O modelo BDI, belief-desire-intention, mostra a idéia que oagente possui: crenças, desejos e intenção. Isso é interessante, passar para umsistema qualidades humanas, no caso emocional.

Contudo, esse modelo ainda é complexo e necessitaria um estudomuito aprofundado para sua implementação integral, o qual foge do enfoquedesta obra. Mas, será utilizado e implementado sua idéia base de uma formamais simplificada.

A capacidade de decidir estará baseado em:

– crenças: é o possível conhecimento do agente. Pode ser emrelação a outros agentes ou ao mundo externo. No caso,podem ser traduzidas nos resultados dos históricos (Banco deConhecimento);

– desejos: É o que o agente quer, que meta atingir. No caso, sãoas regras. É como o agente irá pensar;

– intenção: É a decisão escolhida. Na verdade, a junção dosdesejos e das crenças pode gerar uma ou mais intenções, emque isso reflete na ação do sistema. Assim, alimentará o bancode conhecimento, gerando histórico de decisões.

Além disso, é importante perceber que regras utilizadas nosdesejos podem ter pesos. Isso permite trabalhar com várias regras, sendo quecada qual tem seu peso de importância na tomada de decisão do sistema.

Outro fato importante, em relação somente a forma como asregras do sistema irá manipular, é que essas regras podem ser criadas de 3formas:

– pré-definidas pelo usuário, ou seja, o usuário pode inserir"inteligência" no sistema. Com isso, permite ao usuáriopersonalizar regras de acordo com sua necessidade;

– A partir de resultados do banco de conhecimento (histórico),que podem ser gerados por testes avaliativos emonitoramento;

– A partir de testes de personalidade feitos com o aprendiz;

Baseado nesses informações, pode-se gerar relatórios. Essasinformações podem provocar a criação de novas regras ou mesmo rever as que

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existem, conforme foi exemplificado.

4.5 Metodologia para Implementação

A implementação do modelo é algo importante, visto que definecomo ele irá funcionar na prática. Contudo para que essa etapa ocorra, énecessário definir as tecnologias necessárias para tanto.

Existem diversos métodos de desenvolvimento e implementaçãode software. Uma filosofia de uso, distribuição e desenvolvimento de softwareutilizada atualmente e que será usada nessa obra é a filosofia de Software Livre(SL).

Vários são os motivos, e alguns deles destacados no primeirocapítulo, da escolha do STI em que está se propondo ser baseado como um SL enão um software proprietário.

Alguns motivos da escolha do software livre podem serdestacados:

• Segundo [Cassiano & Silveira 2003]:

O movimento de Software Livre nasceu de uma crença, a de que todos oshomens possuem direito à informação;...Todo o entendimento ideológico do Software Livre pode ser resumidoem apenas uma frase: “Devolva para a comunidade tudo aquilo queretirar dela”.

• Conforme explica [Gurovitz 2002]:

A palavra free na expressão Software Livre (Free Software, em inglês)não significa grátis. Não significa que é proibido cobrar pelo software.Significa apenas que você deve ser livre para executá-lo, copiá-lo,modificá-lo e redistribuir uma versão melhorada.

A possibilidade de escolher é fundamental para definir não amelhor tecnologia, mas a mais adequada a uma determinada necessidade. Épossível perceber que o SL comtempla essa permissa. Além disso, segundo[Bonan 2002], sistemas baseados em SL permitem ver o código-fonte (o que foidigitado pelo programador) o que faz possível adaptá-lo às necessidades daempresa/usuário.

Além disso, na questão sobre desenvolvimento, a filosofia de SLpermite um trabalho em comunidade. Isso quer dizer que uma equipe pode estar

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distribuida em qualquer lugar do planeta, permitindo um desenvolvimentopraticamente ativo 24 horas. Essa fator permite também correções de erros(chamados bugs) imediatas, dependendo do nível de complexidade. Além disso,a utilização do SL permite o desenvolvimento de software personalizado deacordo com a necessidade do requisitante.

Uma outra questão importante é referente qual será a linguagemde programação e banco de dados utilizado na construção e desenvolvimento domodelo proposto. A escolha da linguagem depende da disponibilidade derecursos. Quando se fala em recursos, pode-se incluir tanto de infra-estruturacomo equipe (pessoas). Assim, a determinação da linguagem de programaçãodeve obedecer essas premissas. Essa definição da linguagem de programação aser utilizada na construção do modelo é de vital importância, pois a escolhapode determinar a versatilidade que o sistema pode conter, a possibilidade derápida manutenção, etc.

É importante lembrar o que foi discutido nos capítulos anterioressobre a representação do conhecimento: o cérebro é composto por uma série decomponentes, os quais podem ser agentes inteligentes definidos através damodularização de objetos,ou seja, molda-se a estrutura do conhecimento einformação que o modelo conterá, na forma de objetos de conhecimento. Dessaforma defini-se a utilização da Programação Orientada a Objeto (POO) comouma estratégia a ser seguida, portanto, a linguagem de programação a serutilizada tem que contemplar essa característica.

A escolha do paradigma de POO vai de encontro com a idéia deAgentes, pois a POO permite programar uma entidade, na forma de uma classe,individualmente com atribuitos e ações (métodos). O importante a ser destacadona implementação do modelo é a idéia que cada módulo do sistema é umAgente, no caso, uma classe. E cada agente pode ser programado e tem suasações (comportamento) definidas.

Neste caso, existem diversas linguagens para esse fim. Contudo, éválido lembrar que o foco do modelo proposto é um STI para Educação aDistância. Pode-se então citar a linguagem de programação PHP, que é voltadapara aplicações para internet. Além disso, foi escolhida por sua flexibilidade, seraceitar o paradigma POO e ser um SL. Integrado a essa linguagem, é necessáriopensar na questão do banco de dados a ser utilizado, tem que, da mesma formaque a linguagem de programação, seguir a filosofia do software livre. Seguindoessa premissa, e baseado no estudo de [Guimarães 2004], sugere o uso do bancoPostgreSQL.

O PostgreSQL é um banco de dados versátil, baseado nafilosofia do SL e que, segundo [Guimarães 2004], que realizou um benchmarkentre o desempenho de diversos banco de dados. No resultado feito em umPentium 4 esteve como melhor desempenho em 8 dos 10 testes. Isso

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comparando banco de dados proprietários como Oracle e SQL Server.Outro banco open source que também pode ser utilizado e muito

conhecido é o MySQL, pode ser outra opção.Assim, a forma de implementação deve contemplar pelo menos

dois ambientes de interação, sendo: um ambiente de ensino aprendizado, emque o aprendiz irá interagir; e um ambiente de administração, em que será todaa parte de configuração das estratégias, conteúdo e regras do sistema.

Basicamente, o ambiente de ensino aprendizado deverá conter:

• Cadastramento e interface com o aprendiz;

• Ferramentas do sistema como: fórum, chat, correio, etc;

• Parte de estudo, em que será visualizado o conteúdo, materialde apoio e também os testes avaliativos;

• Quadro de resultado, contemplanto a parte de nível deaprendizado, relatórios, etc.

Esses módulos da proposta do modelo podem ser incorporados aum LMS existente. No caso, um LMS que possui filosofia semelhante àadotada por este projeto é o Moodle3. A vantagem disso é poder colocar emprática mais rápido a proposta do STI para EaD. No caso, um sistema modularque segue a idéia proposta é o Moodle (Modular Object Oriented DynamicLearning Enviroment – Ambiente Modular de Aprendizado Dinâmico Orientadoa Objeto). O Moodle é um Ambiente Virtual de Aprendizado, sendo umsoftware livre. É um sistema simples e de fácil instalação. Além disso, segundo[Castillo 2005], o Moodle tem sido usado como base do construtivismo, voltadopara uma visão mais social e colaborativa.

Isso tudo vai de encontro com a proposta do modelo, tanto emquestão de filosofia como em questão de tecnologias que foi sugerida e éutilizado no Moodle.

Assim, é viável a integração na implementação modular daproposta deste modelo do STI para EaD. Contudo esse não é o foco dessa obra,apenas uma sugestão para uma implementação mais rápida do modelo.

Por fim, a estratégia é implementar, por exemplo um módulo,como o de conteúdo. Neste caso tendo o Moodle um módulo de conteúdopode-se usa-lo para implementar o monitoramento. Com isso, testa-se suaprática e funcionalidade, para que o modelo seja desenvolvido e finalizado.

3 http://www.moodle.org

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5. CONCLUSÃO

Ao fazer uma tarefa é uma importante entender o que quer serfeito, o que tem como conhecimento e como será feito essa tarefa, para atingir oobjetivo de resolvê-la. Isso não é diferente em todas as ações que realizamos nodia-a-dia.

Toda a base da proposta do modelo contida nesta obra seguiu esseobjetivo, de entender, analisar e refletir o que se tem como ferramenta econhecimento para atingir o objetivo de elaborar o modelo. Buscou demonstrar,através de vários exemplos e idéias, como é composto a proposta do modelo deum STI, baseado na filosofia do Software Livre, para EAD. Para tanto, foibaseado em modelos, como o BDI – crença, desejo e intenção, que busca levarqualidades humanas, como a emoção, para a máquina.

Para o futuro, acredita-se que a implementação dessa propostaserá viável com o Moodle para ter uma rápida verificação da implementação dosistema e análise dos resultados. Essa integração pode ser feita de forma aimplementar cada módulo do sistema com as devidas tecnologias descrita naproposta. Será possível, após isso, verificar e observar as reações e açõesocorrida na interação entre os usuários com o sistema.

Essa questão, do comportamento de quem usa e interage com osistema, poderá ser observada com sua implementação e será uma nova etapaque poderá complementar ainda mais essa obra.

Contudo, acredito que sistemas dessa natureza, que utilizemtécnicas de inteligência artificial combinada com outras áreas de conhecimentos,tendem a ser mais comuns a sua utilização em um futuro próximo por sua ajudaproporcionada, flexibilidade e geração de resultados.

Portanto, espera-se que o resultado gerado pelo modelo, seja maisum apoio e não só na questão de avaliação e busca de resultados, ajudando aoprofessor, mas também complementar o processo ensino/aprendizado de cadaestudante.

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